تعرف على فقدان إشارة الألياف الضوئية وتوهينها

في الوقت الحاضر، يعتمد نقل البيانات عالي السرعة حول العالم على الألياف الضوئية، إلا أن فقدان الإشارة وضعفها قد يُسببان مشاكل. إذا لم تُعالج هذه الخسائر، فقد تُواجه شبكتك بطءًا في السرعة وانخفاضًا في الأداء. مع ذلك، لا تقلق! هناك خبر سار: يُمكن تقليل الخسائر إلى أدنى حد.

لذا، فإن الهدف من كتابة هذه المدونة هو تعريفكم بمشاكل فقدان الألياف الضوئية وأسبابها في كابلات الألياف الضوئية. في هذه المقالة، ستجدون تعريفًا بفقدان إشارة الألياف الضوئية، وأنواعه، وقياساته، بالإضافة إلى نصائح للحد منه. انضموا إلينا!

الشكل رقم 1 فقدان الإشارة وتوهينها في الألياف الضوئية

1) ما هو فقدان الألياف الضوئية?

"فقدان الألياف البصرية "تحدث عندما يصبح جزء من الضوء الذي يسافر حاليًا عبر الكابل أضعف قبل الوصول إلى الطرف الطرفي." 

علاوة على ذلك، تخيل سيناريو لشخص يصرخ في نفق عميق؛ في البداية، يكون الصوت جيدًا، ولكن مع مرور الوقت، ينخفض مستواه. يُشار إلى هذا التلاشي باسم التوهين في الألياف البصريةحيث يتم قياسها بالديسيبل لكل كيلومتر (dB/km). 

• فقدان الألياف البصرية مقابل التوهين

قد تتساءل الآن عن الفرق بين الفقد والتوهين. حسنًا! الفقدان هو أي انخفاض في قوة الإشارة. أما التوهين، فهو نوع محدد من الفقد يحدث في الألياف الضوئية نتيجة امتصاص الضوء وتشتته. تجدر الإشارة إلى أن هذا مهم بشكل خاص عند استخدام الإنترنت لمسافات طويلة أو الشبكات عالية السرعة. 

مع ذلك، في حال عدم وجود حلول، ستتأخر مكالمات الفيديو، وسيتكرر تخزين البث، وستتباطأ عمليات التنزيل بشكل ملحوظ. لذا، يُعدّ تقليل فاقد الألياف الضوئية أمرًا بالغ الأهمية.

2) أنواع فقدان الألياف الضوئية وأسبابها

يُصنف فقدان الألياف الضوئية (ديسيبل/كم) إلى فئتين: داخلي وخارجي. وتُصنف هذه الأنواع بدورها إلى أنواع مختلفة، ولكل منها سبب مختلف. فلنبدأ بتوضيحها!

i) الخسائر الجوهرية

يشير هذا النوع من الفقد إلى الفقد الناتج عن مادة الألياف نفسها. ولسوء الحظ، لا يمكن إزالته تمامًا من الألياف، ولكن يمكن تقليل جزء منه باستخدام مواد عالية الجودة.

أ. فقدان الامتصاص 

لنفترض أنك سلطت ضوءًا ساطعًا عبر نافذة متسخة، لكن بعض الضوء لم ينفذ. وبالمثل، في كابلات الألياف الضوئية، عندما يدخل الضوء إلى النواة الزجاجية، فإنه يمتص الطاقة بسبب شوائب الزجاج الدقيقة، محولًا إياها إلى حرارة تُعرف باسم فقدان الامتصاص.

• السبب الرئيسي: 

• السبب الرئيسي لفقدان الامتصاص هو قلة تركيز أيونات الهيدروكسيل (جزيئات الماء) الموجودة في الألياف. تلتقط هذه الأيونات الطاقة، مما يُضعف الإشارة عند طول موجي حوالي 1383 نانومتر. تجدر الإشارة إلى أن معظم أنواع الزجاج، حتى لو كانت نقية تمامًا، تمتص الطاقة. ومع ذلك، فإن بعض المواد الأنسب للألياف تُقلل من هذه المشكلة.

• مثال:

عند طول 1550 نانومتر، يبلغ فقدان الامتصاص للألياف عالية الجودة حوالي 0.2 ديسيبل/كم. وكلما زادت الشوائب في الألياف، زاد الفقد. 

الشكل رقم 2 أنواع فقدان الألياف

ب. خسارة التشتت 

هل سبق لك أن شاهدت الضباب يُشتت أشعة الشمس؟ هذا ما يحدث في كابل الألياف الضوئية. على سبيل المثال، عندما تُسبب التغيرات المجهرية في مادة الألياف تشتت الضوء في اتجاهات مختلفة، تُعرف هذه الظاهرة باسم تشتت رايلي.

• السبب الرئيسي: 

• تتغير كثافة الألياف الصغيرة أثناء عملية التصنيع. هذه العيوب الصغيرة تُغيّر تشتت الطاقة.

• مثال:

• تبلغ الخسائر الناتجة عن تشتت رايلي 0.18 ديسيبل/كم عند 1550 نانومتر، وترتفع إلى 2.5 ديسيبل/كم عند 850 نانومتر. ولذلك، نفضل أطوالًا موجية أطول للاتصالات عن بُعد.

ii) الخسائر الخارجية 

الفقدان الخارجي هو عكس الفقدان الداخلي؛ ويحدث نتيجةً لعوامل تُجرى على الألياف، مثل الانحناء المفرط، وضعف التوصيلات، وإضافة عناصر شبكة أكثر من اللازم. لا تقلق، فجميع هذه المشكلات تقريبًا قابلة للإصلاح أو تحت سيطرتك.

ج. خسارة الانحناء

إذا ثنيتَ قشةً بزاويةٍ تتجاوزُ زاويةً معينةً، يتوقفُ السائلُ عن التدفقِ بحرية. وبالمثل، إذا ثنيتَ قشةً أكثرَ من اللازمِ كابل الألياف الضوئيةيحدث الشيء نفسه. فبدلاً من احتواء الضوء تمامًا داخل النواة، يتسرب جزء منه، مما يؤثر سلبًا على قيمة الإشارة. لنرَ أنواعه!

• الانحناء الكبير: الانحناءات الكبيرة في كابل الألياف الضوئية، كما هو الحال عند لفّه بإحكام شديد أو الوقوف عليه، لها عواقب وخيمة أيضًا. على سبيل المثال، من المتوقع فقدان الكثير من الإشارات عند تعرض الألياف لانحناءات نصف قطرها أكثر من 30 مم.

• الانحناء الدقيق: هذا النوع من فقدان الانحناء ينتج عن ضغط خارجي وتركيب سيء للألياف. على سبيل المثال، قد يؤدي انبعاج في الألياف إلى زيادة في فقدان الإشارة بمقدار 0.5 ديسيبل أو أكثر.

د. فقدان موصل الألياف والتوصيل

في كل مرة يتم فيها توصيل كابلي ألياف ضوئية، قد يحدث فقدان طفيف للضوء بسبب عدم دقة المحاذاة. يحدث هذا عند الموصلات ومفاصل الوصل، وقد يؤثر سلبًا على شبكتك. دعونا نوضح أنواعه!

• الوصل الاندماجي: تقوم هذه التقنية بربط الألياف من خلال الحرارة، وتوفر خسارة منخفضة في الاتصال (حوالي 0.1 ديسيبل).

• الوصل الميكانيكي: يتم ربط الألياف معًا باستخدام الغراء، وسوف تفقد حوالي 0.5 ديسيبل أو أكثر إذا تم ذلك بشكل غير صحيح.

علاوة على ذلك، ضع في اعتبارك أنه إذا تم محاذاة نهايات الإخراج الخاصة بالألياف لديك، فحتى الفجوة الصغيرة قد تتسبب في فقدان كبير للإشارات.

هـ. خسارة الإدراج 

وبالإضافة إلى ذلك، تفقد شبكة الألياف جودتها بسبب إضافة عناصر مثل الموصلات والمقسمات والمقارنات، مما يؤدي إلى انخفاض كمية الإشارة الجيدة في النظام.

على سبيل المثال، يزيد الموصل القياسي من الخسارة إلى حوالي 0.2 ديسيبل. علاوة على ذلك، وحسب نوع الموزع، يتم ضبط الخسارة الإضافية إلى 3 ديسيبل فأكثر، مما يعني أن الإشارة ستنخفض إلى النصف.

علاوة على ذلك، ذكر بيتر براون، أخصائي عمليات في شركة شنغهاي بودكوم لأجهزة الاتصالات، على موقع "Qoura"، نفس الأسباب المذكورة أعلاه لفقدان الألياف. لذا، علينا أخذها في الاعتبار والبحث عن حلول للاستمتاع بإنترنت عالي السرعة دون أي انقطاع.

• جدول الملخص

نوع الخسارة	سبب	تأثير	الخسارة النموذجية
فقدان الامتصاص	الشوائب (أيونات OH-)	يتحول الضوء إلى حرارة	0.2 ديسيبل/كم
خسارة التشتت	عيوب المواد	الضوء موجه بشكل خاطئ	0.18 ديسيبل/كم
خسارة الانحناء الكلي	انحناءات الألياف الكبيرة	تسرب الضوء	مرتفع إذا كان <30 مم
خسارة الانحناء الدقيق	تشوهات الألياف الصغيرة	الضوء موجه بشكل خاطئ	0.2 ديسيبل/اتصال
فقدان الموصل	سوء المحاذاة	يمر ضوء أقل	0.5 ديسيبل+
فقدان الوصل	ربط الألياف بشكل سيء	يضعف نقل البيانات	0.1 ديسيبل (اندماج)، 0.5 ديسيبل (ميكانيكي)
خسارة الإدراج	المكونات الإضافية (المقسمات)	الإشارة تضعف	3 ديسيبل/مقسم

3) قياس التوهين البصري

وحدة قياس فقدان الإشارة في الألياف الضوئية هي ديسيبل لكل كيلومتر (dB/km). يشير هذا إلى مستوى فقدان الإشارة لكل كيلومتر من كابل الألياف الضوئية يمر الضوء عبره. علاوة على ذلك، فإن انخفاض قيمة ديسيبل/كم يعني أن الألياف أكثر وضوحًا وتحافظ على البيانات بشكل أفضل.

• طرق تقييم فقدان الإشارة في الألياف:

i) جهاز قياس الانعكاس البصري في المجال الزمني (OTDR): يمكنك اعتباره بمثابة رادار للألياف الضوئية لديك. يرسل نبضات ضوئية عبر الكابل ويقدر كمية الضوء المنعكسة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لجهاز OTDR أيضًا تحديد مواقع نقاط الضعف أو الكسور أو الانحناءات بدقة.

الشكل رقم 3 مقياس الانعكاس البصري في المجال الزمني (OTDR)

ii) طريقة التخفيض: تتضمن هذه التقنية إرسال الضوء عبر الألياف الضوئية وقياس الضوء المتبقي عند منافذ الإدخال والإخراج. تتميز هذه التقنية بموثوقيتها العالية، إلا أن قطع الألياف الضوئية سيؤدي إلى هدر جزء صغير منها.

الشكل رقم 4 طريقة التخفيض

ثالثا) قياسات عداد الطاقة: تتضمن هذه الطريقة استخدام مصدر ضوء مع مقياس طاقة لقياس الضوء الموجود عند الطرف الطرفي للكابل. هذه الطريقة بسيطة، ولذلك تُفضّل أثناء الإعداد الأولي والصيانة الدورية لشبكات الألياف الضوئية.

الشكل رقم 5 مقياس القدرة الضوئية

وبالتالي، من خلال التحقق بشكل دوري من التوهين، يمكنك ضمان بقاء الألياف في حالة مثالية واستمرارها في تسهيل نقل البيانات بسرعة.

4) بصري حساب فقدان الألياف 

يمكنك أيضا حساب خسارة الألياف البصرية باستخدام الصيغة المذكورة أدناه؛

الخسارة (ديسيبل) = 10 × log⁡10 (Pفي  /صخارج ) 

أين: 

صفي  = طاقة الإدخال، أو قوة الإشارة في البداية.

صخارج  = قوة الخرج، أو قوة الإشارة في النهاية. 

في هذه الحالة، وحدة القياس هي الديسيبل (dB)، وهو ما يعني مستوى فقدان الإشارة.

• مثال حسابي

لنفترض أن طاقة الإدخال لديك هي ١ ميلي واط وطاقة الإخراج ٠.٥ ميلي واط. يُحسب الفقد المتكبد كما يلي:

الخسارة = 10 × log10 ( 1/0.5 ) = 10 × log10 ( 2 ) = 3 ديسيبل الخسارة 

وبالتالي، يؤدي هذا إلى فقدان 3 ديسيبل من قوة الإشارة.

• الخسارة لكل كيلومتر

علاوة على ذلك، إذا كنت تريد العثور على التوهين لكل كيلومتر، يمكنك استخدام الصيغة المذكورة أدناه!

التوهين (ديسيبل/كم) = الخسارة الكلية/ طول الألياف

5) نصائح للتقليل فقدان الألياف

في هذا القسم، سأشارككم بعض النصائح المفيدة التي يمكنكم الاستفادة منها للاستمتاع بالإنترنت دون مشاكل انقطاع الإشارة. هيا بنا نبدأ!

? استخدم الألياف عالية الجودة: كما هو الحال دائمًا، من الضروري اختيار أفضل المواد. بعضها يحتوي على عيوب صغيرة قد تمتص الضوء وتُضعف الإشارة، مثل بعض كابلات الألياف الضوئية. لذا، يُنصح باستخدام زجاج السيليكا فائق النقاء، لأنه مُكرر بعناية فائقة لتقليل جميع الشوائب، حتى أيونات الهيدروكسيل.

? التعامل معها بحذر: علاوة على ذلك، يجب أن أقول إن أفعالكم يجب أن تُكمّل تصميم النظام البصري. تخيّلوا كابل الألياف الضوئية كقطعة رقيقة من ماصة زجاجية. هل تعلمون أن ثني الماصة كثيرًا يؤدي إلى فقدانها؟ لذا، ننصح بتجنب الزوايا الحادة والربطات الضيقة التي قد تضغط على الألياف، لأنها قد تُسبب انحناءات في الإشارة، وبالتالي إضعافها.

الشكل رقم 6 اختبار الكابلات بانتظام

? استخدم موصلات وتوصيلات جيدة: علاوة على ذلك، تذكّر أن الإشارة ستنخفض إذا كانت موصلاتك متسخة أو غير متوازنة. تأكد من تنظيفها قبل التوصيل. عند توصيل الألياف، أنصحك باستخدام تقنية الوصل الانصهاري (صهر الأطراف معًا). هذا لأن هذه التقنية تقلل من فقدان الإشارة بحوالي 0.1 ديسيبل مقارنةً بالوصل الميكانيكي الذي يتراوح بين 0.2 و0.75 ديسيبل.

الشكل رقم 7: الوصل الانصهاري لكابلات الألياف

؟ الاختبار والصيانة بانتظام: أخيرا، قم بإجراء الاختبار حتى لو كان تركيب الألياف لديك سليمًا. يمكن اختبارها باستخدام جهاز OTDR أو مقياس طاقة للكشف عن نقاط الضعف. علاوة على ذلك، فإن تنظيف وفحص موصلاتك بانتظام سيمنع أي فقد غير ضروري، وبالتالي الحفاظ على استمرارية الشبكة.

6) الحكم النهائي

أنت الآن تدرك أن فقدان إشارة الألياف الضوئية وضعفها قد يؤثران سلبًا على سرعة الشبكة وموثوقيتها. والخبر السار هو أنه يمكن الحد من ذلك. ما عليك سوى استخدام ألياف عالية الجودة، ودقة في التعامل، وموصلات جيدة، بالإضافة إلى إجراء فحص دوري لضمان إشارة قوية. على الرغم من أن الألياف الضوئية تتميز بالسرعة والكفاءة، إلا أن إمكاناتها الحقيقية تتحقق بالرعاية المناسبة، مما يضمن اتصالًا سلسًا لسنوات قادمة. 
علاوة على ذلك، أود أن أوصيك بـ شراء كابلات الألياف الضوئية من ألياف ديكام. أليافنا البصرية حاصلة على شهادات CE وROHS وغيرها من الشهادات المهنية، مما يضمن جودة منتجاتنا وأمانها. تفضل بزيارة موقعنا الإلكتروني اليوم!